المحرك المباشر الأرض النادرة المغناطيس الدائم المحرك بدون عجلات متغيرة

الميزة المميزة لـ PMACMs هي أن المغناطيسات الدائمة داخل الدوار تعمل على المجال المغناطيسي الدوار (RMF) للفواصل القائمة ، ويتم صدها إلى حركة دورانية.هذا هو الانحراف من الدوارة الأخرى، حيث يجب تحفيز القوة المغناطيسية أو إنتاجها في غطاء الدوار ، مما يتطلب تيارًا أكبر. وهذا يعني أن PMACMs هي بشكل عام أكثر كفاءة من محركات التحفيز ،حيث أن المجال المغناطيسي للدوران دائم ولا يحتاج إلى مصدر طاقة لاستخدامه لتوليدهاهذا يعني أيضاً أنهم يتطلبون محرك تردد متغير (VFD، أو محرك PM) للعمل، وهو نظام تحكم يسلس عزم الدوران الذي تنتجه هذه المحركات.عن طريق تشغيل التيار على وإيقاف إلى الملفات الستاتور في مراحل معينة من دوران الدوار، محرك PM يسيطر في وقت واحد على عزم الدوران والتيار ويستخدم هذه البيانات لحساب موقع الدوار، وبالتالي سرعة عجلة الخروج.حيث أن سرعة دورانها تتطابق مع سرعة RMFهذه الآلات جديدة نسبياً ولا تزال قيد التحسين، لذلك فإن التشغيل المحدد لأي PMACM هو، في الوقت الحالي، فريد من نوعه بشكل أساسي لكل تصميم.

الميزات الرئيسية للمحرك المتزامن المغناطيسي الدائم

• البناء: PMSM لديها تصميم ميكانيكي بسيط نسبياً مما يجعلها سهلة الصيانة والإصلاح. يشتمل بناؤها عادةً على ستاتور ثابت مصنوع من مادة مغناطيسية حديدية ،مغناطيسات دائمة مثبتة على الدوار، ومجموعة من طيات النحاس.
• التركيب الصلب: تم تصميم PMSMs لتحمل مجموعة من الظروف البيئية ، بما في ذلك درجات الحرارة الشديدة والرطوبة والاهتزاز.هذه الصلابة تجعلها مناسبة للاستخدام في تطبيقات متنوعة، بما في ذلك أنظمة السيارات والصناعية.
• موثوقية عالية: ميزة رئيسية لـ PMSM هي موثوقيتها ، خاصة عند سرعات تشغيل عالية. ليس لديهم فرشاة أو مفاتيح للاستنزاف ، وبالتالي ،لا يوجد فقدان لضبط السرعة بسبب التآكل الميكانيكي.
• محرك السرعة المتغيرة: يمكن تشغيل PMSM بواسطة محركات السرعة المتغيرة (VSDs) ، مما يسمح بتحكم دقيق في سرعة المحرك.هذه القدرة تجعلها مناسبة للتطبيقات التي تحتاج إلى ضبط السرعة باستمرار بناءً على الظروف المتغيرة.
• التشغيل بدون أجهزة استشعار: يمكن أن تعمل PMSM بدون أجهزة استشعار الموقف أو السرعة ، والمعروفة باسم التحكم بدون أجهزة استشعار. وهذا يزيل الحاجة إلى أجهزة استشعار إضافية ، مما يسهل تصميم النظام ويقلل من التكاليف.
• التحكم الدقيق في عزم الدوران والسرعة: تسمح PMSMs بالتحكم الدقيق في عزم الدوران والسرعة من خلال خوارزميات التحكم المتقدمة وحلقات التغذية الراجعة. مما يتيح تحديد الموقع الدقيق ، والتحكم في الحركة ،والتنظيم الدقيق للسرعة.
• الاستجابة الديناميكية السريعة: PMSMs لديها استجابة ديناميكية سريعة بسبب نسبة العزم العكسي إلى الكفاءة العاطفية العالية وقومة الكفاءة العاطفية المنخفضة.هذا يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب تسريع سريع أو تحكم دقيق في السرعة.
• إنتاج عزم دوران سلس: PMSMs تنتج عزم دوران سلس ومستمر ، مما يضمن حركة سلسة وأقل اهتزازات في النظام.هذا يجعلها مناسبة لتطبيقات تحكم الحركة الدقيقة مثل الروبوتات أو المعالجة الدقيقة.
• التشغيل الهادئ: تعمل PMSMs بهدوء بسبب إنتاج عزم الدوران السلس وعدم وجود فرشاة أو محولات. وهذا يجعلها مناسبة للاستخدام في التطبيقات التي يكون فيها الحد من الضوضاء مهمًا ،مثل في البيئات الداخلية أو حيث يوجد الناس.

SPM مقابل IPM

يمكن فصل محرك PM إلى فئتين رئيسيتين: محركات المغناطيس الدائم السطحي (SPM) ومحركات المغناطيس الدائم الداخلي (IPM). لا يحتوي أي من أنواع تصميم المحرك على قضبان الدوار.كلا النوعين توليد التدفق المغناطيسي من قبل المغناطيس الدائم المثبتة على أو داخل الدوار.

محركات SPM لديها مغناطيسات مثبتة على الخارج من سطح الدوار. بسبب هذا التثبيت الميكانيكي ، تكون قوتها الميكانيكية أضعف من محركات IPM.القوة الميكانيكية الضعيفة تحد من الحد الأقصى للسرعة الميكانيكية الآمنة للمحركوبالإضافة إلى ذلك، هذه المحركات تظهر مخرج مغناطيسي محدود جدا (Ld ≈ Lq).

قيم الحثية المقاسة في أطراف الدوار متسقة بغض النظر عن موقع الدوار. بسبب نسبة الارتفاع القريبة من الوحدة ، تعتمد تصاميم محركات SPM بشكل كبير ، إن لم يكن بالكامل ، على:على مكون العزم المغناطيسي لإنتاج عزم.

محركات IPM لديها مغناطيس دائم مضمن في الدوار نفسه. على عكس نظرائها SPM، موقع المغناطيس الدائم يجعل محركات IPM قوية جدا ميكانيكيا،و مناسبة للعمل عند سرعات عالية جداًيتم تعريف هذه المحركات أيضًا بنسبة الارتفاع المقناطيسي العالية نسبيًا (Lq > Ld).محرك IPM لديه القدرة على توليد عزم الدوران من خلال الاستفادة من كل من مكونات عزم الدوران المغناطيسي والمتردد للمحرك.

الاستشعار الذاتي مقابل تشغيل الحلقة المغلقة

تتيح التطورات الأخيرة في تكنولوجيا المحركات محركات التيار المتردد القياسية لـ "الاكتشاف الذاتي" وتتبع موقع مغناطيس المحرك. يستخدم نظام الحلقة المغلقة عادة قناة النبض z لتحسين الأداء.من خلال روتينات معينة، المحرك يعرف الموقع الدقيق لمغناطيس المحرك من خلال تتبع قنوات A / B وتصحيح الأخطاء مع قناة z.معرفة الموقع الدقيق للمغناطيس يسمح لإنتاج عزم دوران مثالي مما يؤدي إلى كفاءة مثالية.

ضعف تدفق / تكثيف محركات PM

يتم توليد التدفق في محرك المغناطيس الدائم بواسطة المغناطيسات. يتبع مجال التدفق مسارًا معينًا ، والذي يمكن تعزيزه أو معارضته.تعزيز أو تكثيف مجال التدفق سوف تسمح للمحرك لزيادة مؤقتة إنتاج عزم الدوران. معارضة مجال التدفق سوف تدمر المجال المغناطيسي الحالي للمحرك. الحقل المغناطيسي المحدودة سوف تحد من إنتاج عزم الدوران، ولكن تقلل من الجهد العكسي-EMF.انخفاض الجهد الخلفي EMF يحرر الجهد لدفع المحرك للعمل في سرعات الخروج أعلىكلا النوعين من العمليات تتطلب تيار محرك إضافي. اتجاه تيار المحرك عبر المحور d، المقدمة من قبل جهاز تحكم المحرك، يحدد التأثير المرغوب فيه.

المحرك المتزامن للمغناطيس الدائم له الخصائص التالية:

1الكفاءة الاسمية أعلى بنسبة 2% إلى 5% من المحركات غير المتزامنة العادية

2- يرتفع الكفاءة بسرعة مع زيادة الحمل. عندما يتغير الحمل في نطاق 25٪ إلى 120٪ ، فإنه يحافظ على كفاءة عالية.نطاق التشغيل عالية الكفاءة أعلى بكثير من أن من المحركات غير المزامنة العاديةالحمل الخفيف والحمل المتغير والحمل الكامل لهما تأثيرات كبيرة في توفير الطاقة.

3عوامل الطاقة تصل إلى 0.95 و أعلى ، لا حاجة إلى تعويض تفاعلي ؛

4يتم تحسين عامل الطاقة إلى حد كبير. بالمقارنة مع المحركات غير المزامنة، يتم تقليل تيار التشغيل بأكثر من 10٪ بسبب انخفاض في التيار التشغيلي وخسائر النظام.يمكن تحقيق تأثيرات توفير الطاقة بنحو 1%.

5ارتفاع درجة الحرارة المنخفضة، وكثافة الطاقة العالية: 20K أقل من ارتفاع درجة حرارة المحرك غير المتزامن ثلاثية المراحل، ارتفاع درجة الحرارة التصميم هو نفسه ويمكن أن تكون في حجم أصغر،توفير مواد أكثر فعالية;

6- عزم الدوران البدائي العالي و القدرة الكبيرة على الإفراط في الحمل: وفقًا لمتطلباتها ، يمكن تصميمها بقلة الدوران البدائية العالية (3-5 مرات) و القدرة الكبيرة على الإفراط في الحمل ؛

7يتم استخدام نظام التحكم في سرعة التردد المتغير ، والذي هو أفضل في الاستجابة الديناميكية وأفضل من محركات غير متزامنة.

8أبعاد التثبيت هي نفس المحركات غير المتزامنة المستخدمة على نطاق واسع حاليا، والتصميم والاختيار مريح جدا.

9بسبب زيادة في عامل الطاقة ، يتم تقليل القوة البصرية لمحول نظام إمدادات الطاقة إلى حد كبير ، مما يحسن من قدرة إمدادات الطاقة للمحول ،ويمكن أيضا أن تقلل كثيرا من تكلفة كابل النظام (مشروع جديد);

بعض المشاكل الصغيرة التي يتم تجاهلها بسهولة حول المحرك:

1لماذا لا يمكن استخدام المحركات العامة في مناطق الهضبة؟

ارتفاع الطول له آثار سلبية على ارتفاع درجة حرارة المحرك ، والكورونا المحركية (محرك الجهد العالي) ، وتحويل محرك DC. يجب ملاحظة الجوانب الثلاث التالية:

(1) كلما ارتفع الارتفاع، كلما ارتفعت ارتفاع درجة حرارة المحرك، وانخفضت قوة الإخراج.عندما تنخفض درجة الحرارة مع زيادة الارتفاع بما يكفي لتعويض تأثير الارتفاع على ارتفاع درجة الحرارةيمكن أن تبقى قوة الخروج الاسمية للمحرك دون تغيير

(2) يجب اتخاذ تدابير مضادة للكورونا عندما يتم استخدام محرك الجهد العالي في الهضبة.

(3) الارتفاع ليس جيداً لتحويل محرك DC ، لذلك انتبه إلى اختيار مواد فرشاة الكربون.

2لماذا المحرك غير مناسب لعملية الحمل الخفيف؟

عندما يعمل المحرك بحمل خفيف، فإنه سيؤدي إلى:

(1) عامل طاقة المحرك منخفض.

(2) كفاءة المحرك منخفضة.

(3) سيؤدي إلى إهدار المعدات والتشغيل غير الاقتصادي.

3لماذا لا يمكن ان يبدأ المحرك في بيئة باردة؟

الاستخدام المفرط للمحرك في بيئة منخفضة درجة الحرارة سيؤدي إلى:

(1) شقوق عزل المحرك

(2) تجميدات الدهون المحملة

(3) مسحوق اللحام من المفاصل السلكية هو مسحوق.

ولذلك، يجب تسخين المحرك وتخزينها في بيئة باردة، وينبغي فحص الملفات والحاويات قبل تشغيلها.

4لماذا لا يمكن لمحرك 60 هرتز استخدام مصدر الطاقة 50 هرتز؟

عندما يتم تصميم المحرك، الصفحة الصلبية السيليكونية تعمل عموما في منطقة الشبع من منحنى المغناطيسية.انخفاض التردد سيزيد من التدفق المغناطيسي وتيار الإثارة، مما يؤدي إلى زيادة في تيار المحرك واستهلاك النحاس ، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى زيادة في ارتفاع درجة حرارة المحرك.قد يحترق المحرك بسبب ارتفاع درجة حرارة الملف.

5.بدء المحرك بشكل ناعم

إن بدء التشغيل الناعم له تأثير محدود على توفير الطاقة ، لكنه يمكن أن يقلل من تأثير بدء التشغيل على شبكة الكهرباء ، ويمكن أيضًا تحقيق بدء سلس لحماية وحدة المحرك.وفقا لنظرية حفظ الطاقة، بسبب إضافة دائرة تحكم معقدة نسبيا، بداية ناعمة ليس فقط لا توفر الطاقة، ولكن أيضا يزيد من استهلاك الطاقة.ولكن يمكن أن تقلل من التيار الابتدائي للدائرة ولعب دور وقائي.

10عندما يتم بناء المشروع الجديد، جميع أنظمة القيادة استخدام المغناطيس الدائم المحركات المزامنة، واستثمار المشروع هو في الأساس نفس استخدام المحركات غير المزامنة،ويمكن للمشروع الاستمرار في الحصول على فوائد توفير الطاقة بعد إدخال المشروع في الخدمة;

في القطاع الصناعي العام، استبدال المحركات غير المزامنة منخفضة الجهد ((380/660/1140 فولت) عالية الكفاءة، والنظام يوفر 5٪ إلى 30٪ من الطاقة،ومحركات عالية الجهد ((6kV/10kV) عالية الكفاءة غير متزامنةالنظام يوفر من 2% إلى 10%